Síntese de nanopartículas metálicas e uso de grafeno para tintas condutivas aplicadas a blindagem eletromagnética

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Bobsin, Alexsandro
• Orientador(a): Moraes, Carlos Alberto Mendes
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Vale do Rio dos Sinos
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
• Departamento: Escola Politécnica
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Blindagem eletromagnética; Tintas condutivas; Grafeno
• Palavras-chave em Inglês: Core-shell; Electromagnetic shielding; Conductive paints; Graphene
• Área do conhecimento CNPq: ACCNPQ::Engenharias::Engenharia Mecânica
• Link de acesso: http://repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/12937

O desenvolvimento de tintas condutivas vem aumentando nos últimos anos, em especial na indústria microeletrônica. Na composição das tintas, geralmente utilizam-se micro e nanopartículas de cobre ou prata, porém o elevado custo da prata e a oxidação do cobre, são desafios para utilização industrial. Uma outra opção é o uso de partículas com núcleo de cobre recoberto com prata (Cu-Ag), também chamada core-shell, uma vez que, supera ambas as limitações dos metais puros citados. O grafeno é outro nanomaterial condutivo que vem ganhando ênfase nos estudos científicos para formular novas tintas. A pintura com tinta de prata de chips System in a Package (SiP), é uma tecnologia que produz um filme condutivo que cobre estes dispositivos contra interferência eletromagnética (IEM). Esta é um método alternativo a utilização de capas metálicas empregadas nestes microchips para blindagem eletromagnética. Porém, o uso de tintas condutivas de Cu-Ag ou grafeno, podem reduzir a quantidade de prata, se tornado uma oportunidade de inovação. Além disso, reduz o custo produtivo e gera ganhos ambientais em relação ao uso de capas metálicas. Assim, esta pesquisa propõe uso de tintas com estes nanomateriais como alternativa para formação de filmes condutivos para blindagem eletromagnética e pintura de chips SiP. O objetivo foi sintetizar e dispersar partículas de Cu-Ag para formulação de tintas metálicas e uma suspensão de grafeno a base de água para blindagem eletromagnética. A morfologia, tamanho, composição química e fases cristalinas das partículas utilizaram técnicas de microscopia de força atômica (MFA), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDX) difração de luz e difração de raios-x (DRX). Foram produzidos filmes por deposição e pintura aerossol (spray) para medição da resistividade, teste de adesão a substratos e blindagem eletromagnética, inclusive com avaliação da cobertura sobre chips SiP. As partículas de Cu-Ag apresentaram formato variados com cobertura completa e parcial da prata sobre o cobre. O grafeno usado foi do tipo de poucas camadas e multicamadas. A tinta de Cu-Ag apresentou uma resistividade elétrica na ordem de 10-04 Ω.cm a 200 °C, enquanto a suspensão de grafeno 10-02Ω.cm a 300°C. No teste em diferentes substratos, o PET apresentou melhor adesão de acordo com norma d3359. A eficiência de blindagem foi de -44 dB para tinta de CU-Ag e -9 dB para suspensão de grafeno de acordo com a norma ASTM d4935.